红壤丘陵区不同森林恢复类型水文调节功能的机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 曹云 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 欧阳志云 |
| 关键词 | 水文调节功能 森林恢复类型 林冠水文过程 水土流失特征 土壤贮水量 Hydrological regulating services Restoration types Rainfall redistribution Soil and water loss Soil water storage |
| 其他题名 | Mechanism of Hydrological Regulating Services of Different Forest Restoration Types in Red Soil Hilly Region |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | " 森林植被恢复对于降雨分配和径流调节具有重要意义，因而森林生态水文调节功能机制研究已成为生态学和水文学的研究重点之一。本研究从森林结构和水文过程出发，分析了南方红壤区四种常见森林恢复类型的林冠层、凋落物层和土壤层的结构特征并对其林冠降雨再分配、植物蒸腾、土壤蓄水、地表径流等相关水文过程及其影响因素进行了研究，探讨森林生态系统水文调节功能形成机制，明确影响森林水文功能发挥的主要结构和过程，为林地恢复类型的选择以及森林生态系统结构-过程-服务功能之间关系的研究提供科学基础。主要结果如下： (1) 在结构特征上，杜仲林密度最大，樟树林最低，但是樟树林胸径、冠幅和冠层厚度最高；油桐林下植物种类最多；在凋落物层，马尾松和樟树林现存和年凋落物量高于杜仲和油桐林。在持水量方面，不同树种间枝叶含水量、持水量及水分亏缺具有显著差异(p<0.05)。对于最大持水量，马尾松林冠持水量(4.52 t/hm2)和凋落物层持水量(10.9 t/hm2)显著高于其他林地。 (2) 在林冠降雨再分配上，穿透雨量、树干流量和截留量月变化趋势相同，一般在5月达到最大，在1月或12月达到最低。但是不同类型间降雨再分配存在显著差异，油桐林下穿透雨最高(73.6%)，杜仲树干流最大(6.8%)，而樟树林截留最大(32.5%)。林下穿透雨量(率)随降雨量增加而升高(p<0.05)，其中穿透雨率与降雨量采用逻辑斯谛曲线方程模拟效果最佳，而且方程中的各参数具有一定的生态学意义。各林地产生穿透雨的最小降雨量不同，其中油桐林最小降雨量最低(2.0-4.0 mm)，而樟树林的最高(3.0-8.0 mm)。 (3) 在水平空间分布上，林下穿透雨显示出明显的空间异质性，而且穿透雨的空间变化，即穿透雨率变异系数，随着降雨量或降雨强度的增加而减少。林下穿透雨呈现明显的“汇集效应”，35.0-45.0%的观测点和25.0-45.0%的降雨出现了穿透雨率大于100%的情况，特别是在中等雨量(10.0-25.0 mm)下，有40.0-60.0%的降雨出现了这种现象。此外林冠特征影响穿透雨的空间分布，穿透雨率与冠层厚度和盖度均有显著的负相关性，但是与距主干的距离和分枝角度具有显著的正相关。 (4) 树干流量(率)随着降雨量增加而升高(除了油桐林)，而单株树干流随着胸径、冠层厚度或面积的增加而升高(p<0.05)，但是与枝下高相关性没有达到显著水平(p>0.05)。树干流对降雨也具有明显的汇集作用，并随着降雨量的增加，树干流汇集作用提高，其中杜仲漏斗比例最高，马尾松最低。 (5) 林冠截留量随着降雨量增加而升高，而截留率随着降雨量或降雨强度的增加而降低，但是截留量(率)一般在雨量>80.0 mm或雨强>8.0 mm/h降雨下趋于恒定，其中马尾松和樟树林截留量(率)要高于杜仲和油桐林。 (6) 树木液流速率日变化呈单峰型，中午前后达到最高，但是在不同树种间，液流速率在峰值大小、出现时间、波动程度等特征上存在差异。相对湿度和太阳辐射量是影响液流变化的主导因子，同时液流速率也与生物特征如胸径或胸径平方与树高之积具有显著相关性(p<0.05)。杜仲林蒸腾耗水量最高，占降雨量50.0%，而油桐林耗水量最低，占降雨量18.0%。 (7) 在土壤水分垂直变化上，杜仲、油桐和樟树林属于增长型，马尾松属于衰退型。林地土壤贮水量存在明显季节差异，大致可以分为3个阶段：土壤水分亏损期(4-10月)，补偿期(11-12月)和相对稳定期(1-3月)。在月变化上，杜仲林月平均土壤贮水量最高(167.8 mm)，而马尾松林最低(48.3 mm)。 (8) 各林地类型的地表径流量和土壤侵蚀量月变化趋势相同，呈双峰型，而且主要发生在降雨集中的4-8月份，其水土流失量占总流失量的80.0%以上。但是不同林地间具有明显差异，其中油桐林径流量和土壤侵蚀量最大，樟树林最少，仅是前者的17.7%和22.0%。各林地水土流失量均与降雨侵蚀力具有显著相关性。 (9) 在四种恢复类型中，樟树林明显改变降雨分配，减少了林下降雨输入，凋落层和土壤层持水能力高，水土流失最小，其水土保持效果最好，水文调节能力最强。在降雨分配过程中，林冠截留和蒸腾作用是影响林地水文调节作用的主要过程。 " |
| 学科主题 | 系统生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-19 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/85]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹云. 红壤丘陵区不同森林恢复类型水文调节功能的机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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